Ingeniería e Investigación

Helicobacter pylori Removal through Gravel Filtration in a Water Treatment System of the Municipality of Popayán, Cauca

ABSTRACT Multi-stage filtration technology (MSFT) is an alternative that reduces the risk of fecal contamination, allowing for reliable water purification in rural water supplies. MSFT is composed of two gravel filtration (GF) stages: one including dynamic gravel filters (DyGF) and up-flow gravel filters (UGF), and a final stage with slow sand filters (SSFs). However, with the purpose of reducing construction costs, this technology is partially implemented, leaving SSFs for a later construction stage and limiting its treatment potential. To evaluate the removal capabilities regarding fecal contamination (especially that by the pathogen H. pylori) of a two-stage GF system, the quality of raw and treated water and the hydraulic parameters of Los Llanos treatment system (municipality of Popayán, Cauca) were monitored for 15 weeks. This system is operated and maintained by the community. The results showed the removal efficiency regarding turbidity to be 16% (p=0,045) and 34% (p=0,030) for the DyGF and the UGF, respectively. The color removed by the DyGF reached 19% (p=0,033), and the UGF reported a value of 30% (p=0,041). The reduction of total coliforms was limited by the system's operation and maintenance, exhibiting a tendency towards increased concentrations at the outlet. The presence or absence of H. pylori was determined via the PCR molecular technique. A greater presence was evidenced in treated water than in raw one, which may be associated with a limited operation and a low maintenance frequency of the system. The implementation of MSFT, without the complement of SSFs, is not reliable in ensuring quality of water, particularly from a perspective of microbiological control and H. pylori control.

RESUMEN La tecnología de filtración en múltiples etapas (FIME) es una alternativa que reduce el riesgo por contaminación fecal, permitiendo la potabilización del agua de manera confiable en acueductos rurales. La tecnología FiME está compuesta por dos etapas de filtros en grava (FG): una que incluye filtros dinámicos (FGDi) y filtros gruesos ascendentes (FGAC), y una etapa final con filtros lentos en arena (FLA). Sin embargo, con el fin de reducir los costos de construcción, esta tecnología se implementa de manera parcial, dejando los FLA para una etapa posterior de construcción y limitando su potencial de tratamiento. Con el fin de evaluar la capacidad de remoción de la contaminación fecal (especialmente del patógeno H. pylori) en un sistema de FG de dos etapas, se monitoreó durante 15 semanas la calidad del agua cruda y tratada y los parámetros hidráulicos del sistema de tratamiento Los Llanos en el municipio de Popayán, Cauca, el cual es operado y mantenido por la comunidad. Los resultados mostraron que la eficiencia de remoción respecto a la turbiedad es de 16 % (p=0,045) y 34 % (p=0,030) para el FGDi y el FGAC respectivamente. El color removido por el FGDi alcanzó el 19 % (p=0,033), y el FGAC reportó un valor de 30 % (p=0,041). La reducción de los coliformes totales se vio limitada por la operación y mantenimiento del sistema, presentando una tendencia a incrementar su concentración en la salida. La presencia o ausencia del H. pylori se determinó con la técnica molecular PCR. Se evidenció una mayor presencia en agua tratada que en agua cruda, lo cual puede asociarse con una limitada operación y una baja frecuencia de mantenimiento del sistema. La implementación de la tecnología FiME, sin el complemento de FLA, es poco confiable para garantizar la calidad del agua, particularmente desde el punto de vista microbiológico y el control del H. pylori.

Evaluating the Use of Recycled Brick Powder as a Partial Replacement for Portland Cement in Concrete

ABSTRACT Portland cement is one of the most used construction materials. However, its production represents between 5 and 7% of the total CO2 emissions. On the other hand, during construction and demolition activities, different wastes are produced, including recycled brick powder (RBP), whose potential as a supplementary cementitious material (SCM) has been demonstrated in the literature. This research aims to evaluate RBP as a partial replacement for Portland cement in concrete. 5 to 10% of Portland cement was replaced with RBP in two strength designs (20 and 25 MPa) in order to propose concretes that meet the requirements for use in construction. Tests involving slump, compressive strength, tensile strength by diametrical compression, absorption, density, and void content were performed. The results show that a 5% RBP replacement does not affect workability in concrete mixes, as it maintains their mechanical resistance and slightly improves their physical properties. On the other hand, 10% RBP replacements adversely affect workability and reduce tensile strength. These results are attributed to pozzolanic activity and the physical effect caused by RBP, whose performance may be improved by reducing RBP particles and increasing their specific surface area (SSA). Using RBP as a replacement for Portland cement to produce concrete is a viable alternative with a sustainable approach.

RESUMEN El cemento Portland es uno de los materiales de construcción más utilizados. Sin embargo, su producción representa entre el 5 y el 7 % de las emisiones totales de CO2. Por otro lado, durante las actividades de construcción y demolición, se producen diferentes residuos, entre ellos el polvo de ladrillo reciclado (PLR), cuyo potencial como material cementante suplementario (MCS) ha sido demostrado en la literatura. El objetivo de la presente investigación es evaluar el PLR como reemplazo parcial del cemento Portland en el hormigón. Se sustituyó 5 y 10 % de cemento Portland por PLR para dos resistencias de diseño (20 y 25 MPa), a fin de proponer concretos que cumplan con los requerimientos para ser utilizados en la construcción. Se realizaron ensayos de asentamiento, resistencia a la compresión, resistencia a la tracción por compresión diametral, absorción, densidad y contenido de vacíos. Los resultados muestran que la sustitución del 5 % de PLR no afecta la trabajabilidad de las mezclas, pues mantiene las resistencias mecánicas y mejora levemente las propiedades físicas. Por otro lado, las sustituciones del 10 % de PLR afectan negativamente la trabajabilidad y reducen la resistencia a la tracción. Estos resultados se atribuyen a la actividad puzolánica y al efecto físico del PLR, cuyo desempeño puede ser mejorado si se reducen las partículas de PLR y se incrementa el área superficial específica (ASE). El uso de PLR como reemplazo del cemento Portland para la elaboración de hormigón es una alternativa viable con enfoque sostenible.

Influence of Expanded Clay Aggregate on the Engineering Properties of Lightweight Concrete

ABSTRACT In seismically active locations, civil infrastructures, such as buildings, bridges, and dams, are frequently subjected to earthquakes. Using lightweight construction materials is one method for enhancing the seismic resistance of infrastructure. This study examined the engineering properties of lightweight concrete manufactured using expanded clay aggregate, with the purpose of developing sustainable and environmentally friendly building materials. Laboratory tests focused on the effects of the aggregate shape and the supplementary superplasticizer, as well as on the influence of the concrete age. Experimental studies were conducted to measure fresh (slump) and hardened properties (compressive strength, splitting tensile strength, and density). The expanded clay aggregate was produced by burning at a temperature of 800 to 1 200 °C. Cubic, oval, and round aggregate shapes with a maximum size of 20 mm were evaluated. This study also examined the effect of superplasticizers on the engineering properties of lightweight concrete. The composition of the superplasticizer varied from 0 to 2,5%. According to the experimental results, the engineering properties of lightweight concrete made with oval aggregates are advantageous in comparison with those using cubic and round shapes. It is also demonstrated that optimal amounts of superplasticizer are necessary to develop materials with adequate properties. It can be concluded that expanded clay aggregate can be used as an alternative material to produce lightweight concrete.

RESUMEN En lugares sísmicamente activos, las infraestructuras civiles, como edificios, puentes y represas, están frecuentemente sujetas a terremotos. El uso de materiales de construcción livianos es un método para mejorar la resistencia sísmica de la infraestructura. Este estudio examinó las propiedades de ingeniería del hormigón ligero fabricado con agregado de arcilla expandida, con el objetivo de desarrollar materiales de construcción sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. Las pruebas de laboratorio se enfocaron en los efectos de la forma del agregado y el superplastificante suplementario, así como en la influencia de la edad del concreto. Se realizaron estudios experimentales para medir las propiedades en estado fresco (asentamiento) y endurecido (resistencia a la compresión, resistencia a la tracción por división y densidad). El agregado de arcilla expandida se produjo mediante incineración a una temperatura de 800 a 1 200 °C. Se evaluaron agregados de forma cúbica, ovalada y redonda, con un tamaño máximo de 20 mm. Este estudio también examinó el efecto de los superplastificantes en las propiedades de ingeniería del hormigón ligero. La composición del superplastificante varió de 0 a 2,5 %. De acuerdo con los resultados experimentales, las propiedades de ingeniería del hormigón ligero hecho con formas ovaladas son ventajosas en comparación con los que utilizan formas cúbicas y redondas. También se demuestra que se necesitan cantidades óptimas de superplastificante para desarrollar materiales con propiedades adecuadas. Se puede concluir que el agregado de arcilla expandida se puede utilizar como material alternativo para producir hormigón liviano.

Surface Roughness Value Recommended for the Manufacture of Antibacterial Metal Surfaces: A Review

ABSTRACT The manufacturing of antibacterial metal surfaces has been widely studied in the elaboration dental and orthopedic implants. Surface characteristics such as wettability, chemistry, electrostatics, and roughness have been described as factors for avoiding bacterial adhesion. However, surface roughness is still debated among authors regarding its effect on antibacterial surfaces. This paper reviews the existing literature to identify the recommended surface roughness values for metal implants to avoid bacterial adhesion, and it evaluates the different roughness parameters used in this regard. This compilation found no agreement when it comes to the exact roughness that a metal implant's surface should have to avoid bacterial adhesion and the subsequent formation of biofilms. In general, different authors recommend manufacturing smooth surfaces with a nanoscale roughness, smaller than the size of the target bacterium.

RESUMEN La manufactura de superficies metálicas antibacterianas ha sido ampliamente estudiada en la elaboración de implantes ortopédicos y dentales. Ciertas características de las superficies, tales como mojabilidad, química, electrostática y rugosidad, han sido señaladas como factores para prevenir la adhesión bacteriana. Sin embargo, la rugosidad superficial aún se encuentra en debate en cuanto a su efecto en las superficies antibacterianas. Este artículo realiza una revisión de la literatura existente para identificar los valores de rugosidad superficial recomendados para evitar la adhesión bacteriana en implantes metálicos, y evalúa los distintos parámetros de rugosidad utilizados en este contexto. Esta compilación no encontró un consenso en términos de la rugosidad exacta que la superficie de un implante metálico debería tener para evitar la adhesión bacteriana y la posterior formación de biofilms. En términos generales, diferentes autores recomiendan manufacturar superficies con rugosidades de escala nanométrica, menores que el tamaño de la bacteria objetivo.

Thermal Degradation Analysis of Mamoncillo (Melicoccus bijugatus) Waste: Thermal Behaviors, Kinetics, and Thermodynamics

ABSTRACT This research studied the thermal conversion characteristics, kinetics, and thermodynamics of mamoncillo peels and seeds using non-isothermal thermogravimetric analysis. Kinetic analysis was performed using the Kissinger-Akahira-Sunose, Flynn-Wall-Ozawa, Starink, and Friedman methods. The reaction kinetic models were obtained by means of the master-plots method for 18 different empirical reaction models, calculating the enthalpy, Gibbs free energy, and entropy as thermodynamics parameters. It was found that the average activation energy for mamoncillo peels and seeds was 238,71 and 197,60 kJ/mol, respectively. The frequency factor was found to be between 109 and 1031 s-1 for mamoncillo peels and between 109 and 1034 s-1 for mamoncillo seeds. The average values of ΔH and ΔG were also found to be 233,83 and 192,81 kJ/mol and 164,84 and 162,10 kJ/mol for mamoncillo peels and seeds, respectively. The reaction kinetic models regarding the thermal decomposition of mamoncillo peels were found to be described by the contracting cylinder (R2) and third-order (F3) models, while those for mamoncillo seeds can be described by the second-order (F2) and contracting sphere (R3) models. It was concluded that the pyrolysis process of mamoncillo waste can be described by a complex reaction mechanism, and that these wastes have thermal properties with the potential to produce bioenergy.

RESUMEN En este estudio se investigaron las características de conversión térmica, cinéticas y termodinámicas de las semillas y cáscaras de mamoncillo utilizando análisis termogravimétrico no isotérmico. El análisis cinético se realizó empleando los métodos de Kissinger-Akahira-Sunose, Flynn-Wall-Ozawa, Starink y Friedman. Los modelos cinéticos de reacción se obtuvieron mediante el método de gráficas maestras para 18 modelos de reacción empíricos diferentes, y, como parámetros termodinâmicos, se calcularon la entalpia, la energía libre de Gibbs y la entropía. Se encontró que la energía de activación promedio para las cáscaras y las semillas de mamoncillo fue de 238,71 y 197,60 kJ/mol respectivamente. El factor de frecuencia estuvo entre 109 y 1031 s-1 para las cáscaras de mamoncillo y entre 109 y 1034 s-1 para las semillas de mamoncillo. También se encontró que el valor promedio de ΔH y ΔG estaba entre 233,83 y 192,81 kJ/ mol y 164,84 y 162,10 kJ/mol para las cáscaras y las semillas respectivamente. Se encontró que los modelos cinéticos de reacción para la descomposición térmica de cáscaras de mamoncillo se pueden describir mediante los modelos cilindro de contracción (R2) y de tercer orden (F3), mientras los de las semillas se pueden describir por medio de los modelos de segundo orden (F2) y esfera de contracción (R3). Se concluyó que el proceso de pirólisis de los residuos de mamoncillo se puede describir utilizando un mecanismo de reacción complejo, y que estos residuos presentan propiedades térmicas con potencial para producir bioenergía.

A New Methodology Based on Artificial Intelligence for Estimating the Compressive Strength of Concrete from Surface Images

ABSTRACT This study used digital image processing and an artificial neural network (ANN) to determine the compressive strength of concrete in reinforced concrete buildings without coring. First, 32 concrete samples were produced in the laboratory, with different water-to-cement ratios, aggregate types, amounts of binder, compression values applied to fresh concrete, and amounts of additive. Next, the locations of 192 cores were visualized, and the compressive strengths of their corresponding core samples were matched with the surface images of the concrete, which were then digitized by image processing. The digitized images were the input layer, and the training and testing procedures were performed using the ANN as an output layer. After testing, the model was validated in existing reinforced concrete buildings. For the verification process, 20 cores taken from randomly selected concrete buildings were used. Although the results obtained from the samples produced in the laboratory were satisfactory, the success rate of the samples taken from the field was limited. Finally, the findings of this study are compared against the literature on this subject, especially from the last two decades.

RESUMEN En este estudio se utilizó procesamiento de imágenes digitales y una red neuronal artificial (ANN) para determinar la resistencia a la compresión del hormigón en edificios de hormigón armado sin tomar núcleos. Primero, se generaron 32 muestras de concreto en el laboratorio con diferentes proporciones de agua a cemento, tipos de agregado, cantidades de aglutinante, valores de compresión aplicada al concreto fresco y cantidades de aditivo. A continuación, se visualizaron las ubicaciones de 192 núcleos, y las resistencias a la compresión de sus correspondientes muestras se compararon con las imágenes de la superficie del hormigón, que se digitalizaron mediante procesamiento de imágenes. Si las imágenes digitalizadas fueron la capa de entrada, y los procedimientos de entrenamiento y prueba se realizaron utilizando la ANN como capa de salida. Después de las pruebas, el modelo se validó en edificios reales de hormigón armado. Para el proceso de verificación, se utilizaron 20 núcleos tomados de edificios de hormigón seleccionados al azar. Si bien los resultados obtenidos de las muestras producidas en el laboratorio fueron satisfactorios, el porcentaje de éxito de las muestras tomadas en campo fue limitado. Por último, se comparan los hallazgos del estudio con la literatura sobre este tema, especialmente de las últimas dos décadas.

Experimental Study of Innovative FRC Dome-Shaped Structures with Industrial, Recycled, and Alternative Reinforcing under Compressive Load

ABSTRACT Arc concrete structures are aesthetic and suitable for buildings with large spans. Within the framework of this research, fiber-reinforced concrete (FRC) dome-shaped structures were studied in a lab, analyzing mechanical performance via strength, deformation, and failure mode. The studied FRC was elaborated with industrial, recycled, and alternative fibers. The mold used for producing the dome specimens was made up of two parts in order to favor extraction. This study considered 21 dome samples reinforced with fibers and one control, with replication for those with atypical behavior. The results show that the load-displacement behavior of dome-shaped elements increases with the incorporation of fibers, which depends on the fiber dose and the material. Moreover, the efficiency analysis proved that specimens with low fiber content (20 and 2 kg/m3) have the best strength-reinforcement relation. The recycled and alternative fibers exhibit good mechanical performance and ductility. The main contribution of this research is a study of the scope and limitations of different types of FRC as the only reinforcement in arched structures.

RESUMEN Las estructuras de concreto en arco son estéticas y adecuadas para edificios de grandes claros. En el marco de esta investigación se estudiaron las estructuras en forma de domo de concreto reforzado con fibra (FRC) en un laboratorio, analizando el rendimiento mecánico a través de la resistencia, la deformación y el modo de falla. Los FRC estudiados fueron elaborados con fibras industriales, recicladas y alternativas. El molde utilizado para elaborar los especímenes de cúpula estuvo compuesto de dos secciones para favorecer la extracción. Este estudio consideró 21 muestras de domos reforzados con fibras y un control, con replicación sobre aquellas que presentaron un comportamiento atípico. Los resultados muestran que el comportamiento carga-desplazamiento de los elementos en forma de cúpula aumenta con la incorporación de fibras, lo cual depende de la dosis de fibra y el material. Además, el análisis de eficiencia demostró que las muestras con bajo contenido de fibra (20 y 2 kg/m3) tienen la mejor relación resistencia-refuerzo. Las fibras recicladas y alternativas presentan buen desempeño mecánico y ductilidad. La principal contribución de esta investigación es el estudio de los alcances y limitaciones de diferentes tipos de FRC como único refuerzo en estructuras arqueadas.

Optimization in Territorial Partitioning to Improve the Performance of a Common Building Maintenance Service Contract: A Case Study of a Public Agency in Paraná State, Brazil

ABSTRACT All public administration contracts must be evaluated in order to improve their performance while respecting the limits established by laws and regulations. The purpose of this article is to apply an approach to improve the performance of a common building maintenance service contract for the Paraná State Court of Justice (PRCJ), which has a total built area of 544 283,79 m2 in 224 buildings distributed over 161 counties, by optimizing the territorial partitioning of Paraná State. To partition the state into 14 regions, a binary integer linear programming (BILP) mathematical model is applied to the facilities location problem (FLP) in three scenarios. The results show that Scenario 3 (in which the location of the 14 maintenance offices and the configuration of their areas of activity were optimized) is the best in terms of minimizing the distances traveled by maintenance teams. In this scenario, the total distance traveled would be 9 775 km per day (instead of the current 11 150 km), achieving savings of around 12,3% when compared to the current solution. With this solution, in addition to the distance, the direct and indirect costs associated with the displacement of work teams and the time spent on their corresponding trips would be minimized. Furthermore, the users of maintenance services could be served more quickly, resulting in a higher number of services and greater satisfaction for the target audience of the contract.

RESUMEN Todos los contratos de la administración pública deben ser evaluados a fin de mejorar su ejecución, respetando los límites establecidos por las leyes y los reglamentos. El objetivo de este artículo es aplicar un enfoque para mejorar el desempeño de un contrato de servicio común de mantenimiento de edificios en la Corte de Justicia del Estado de Paraná (PRCJ), que tiene un área total construida de 544 283,79 m2 en 224 edificios distribuidos en 161 municipios, optimizando la partición territorial del Estado de Paraná. Para dividir el estado en 14 regiones, se aplicó un modelo matemático de programación lineal entera binaria (BILP) al problema de ubicación de instalaciones (FLP) en tres escenarios. Los resultados muestran que el Escenario 3 (en el que se optimizó la ubicación de las 14 oficinas de mantenimiento y la configuración de sus áreas de actividad) es el mejor escenario en cuanto a la minimización de las distancias recorridas por los equipos de mantenimiento. En este escenario, la distancia total recorrida sería de 9 775 km diarios (en lugar de los 11 150 km actuales), consiguiendo un ahorro en torno al 12,3 % respecto a la solución actual. Con esta solución, además de la distancia, se minimizarían los costos directos e indirectos relacionados con el desplazamiento de los equipos de trabajo y el tiempo empleado en sus respectivos viajes. Además, los usuarios de los servicios de mantenimiento podrían ser atendidos más rápidamente, lo que redundaría en un mayor número de servicios y una mayor satisfacción del público objetivo del contrato.

Hydrodeoxygenation of Anisole via Cu supported on Zeolite: HZSM-5, MOR, and Indonesian Activated Natural Zeolite

ABSTRACT The conversion of biomass waste into an alternative energy source requires effective and efficient hydrodeoxygenation (HDO) catalysts. This research aimed to synthesize a bifunctional zeolite-based catalyst for anisole conversion into BTX. The noble metal Cu was impregnated on HZSM-5, mordenite, and Indonesian activated natural zeolite (ANZ) to form HDO catalysts. X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), surface area and pore profile analysis, Fourier transform infrared analysis, ammonia-temperature programmed desorption (NH3-TPD), pyridine gravimetry, morphology, and scanning electron microscopy-energy dispersion elemental mapping (SEM-EDX) were used to determine the catalyst's properties. The HDO reaction test used anisole as a model compound in a semi-flow reactor with hydrogen gas at 350 and 500 °C for 1 h. Copper nanocrystals were found on the surface of the zeolites in several metal phase types, including Cu, Cu2O, CuO, and Cu(OH)2. Due to the copper bonds inside the zeolite pores, the internal pore surface area decreased. The acidity also decreased since it is strongly related to the surface area. At 350 °C, Cu was found to be less active. However, at 500 °C, copper activity increased, leading to an increase in anisole conversion and BTX selectivity. The catalyst with the highest anisole conversion and BTX selectivity was Cu/HZSM-5 (i.e., 53,28 and 13,06% v, respectively).

RESUMEN La conversión de residuos de biomasa en una fuente de energía alternativa requiere catalizadores de hidrodesoxigenación (HDO) efectivos y eficientes. Esta investigación tuvo como objetivo sintetizar un catalizador bifuncional a base de zeolita para la conversión de anisol en BTX. El metal noble Cu se impregnó en HZSM-5, mordenita y zeolita natural activada de Indonesia (ANZ) para formar catalizadores HDO. Se empleó fluorescencia de rayos X (XRF), difracción de rayos X (XRD), análisis de área superficial y del perfil de los poros, análisis infrarrojo por transformada de Fourier, desorción programada a temperatura de amoníaco (NH3-TPD), gravimetría de piridina, morfología y mapeo elemental de dispersión de energía por microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX) para determinar las propiedades del catalizador. La prueba de reacción HDO utilizó anisol como compuesto modelo en un reactor de semiflujo con gas hidrógeno a 350 y 500 °C durante 1 h. Se encontraron nanocristales de cobre en la superficie de las zeolitas en varios tipos de fases metálicas, incluyendo Cu, Cu2O, CuO y Cu(OH)2. Debido a los enlaces de cobre dentro de los poros de la zeolita, el área de la superficie del poro interno disminuyó. La acidez también se redujo, pues está estrechamente relacionada con la superficie. A 350 °C, se encontró que el Cu era menos activo. Sin embargo, a 500 °C, la actividad del cobre aumentó, lo que provocó un aumento en la conversión de anisol y la selectividad de BTX. El catalizador con la mayor conversión de anisol y selectividad de BTX fue Cu/HZSM-5 (i.e., 53,28 y 13,06 % v respectivamente).

Lessons Learned from Construction Site Layout Planning Practices

ABSTRACT Proper layout planning is necessary to prepare a site for construction activities, prevent potential delays, and ensure project safety and security. Despite the considerable amount of studies regarding construction site layout planning, most research has relied on fabricated data using simulations, while, in fact, site layout is unique for each construction project, and its planning requires previous experience. This paper presents an in-depth study on site layout planning practices, as observed in four actual project cases. Using an empirical case study approach, these practices are collected through site observations, document examinations, and semi-structured interviews. Several discussions related to site layout planning practices are described, including the considerations, types, tasks and benefits related to proper site layout planning. The contribution of this paper is the ability to capture some lessons learned regarding construction site layout planning from actual project cases, which can be utilized by other parties for the benefit of future projects. The lessons learned allow developing appropriate strategies required by construction project teams in order to increase their response capability and hence be able to pro-actively make decisions regarding proper site layout planning.

RESUMEN La planificación adecuada de diseño es necesaria para preparar un sitio para actividades de construcción, prevenir posibles demoras y garantizar la seguridad de un proyecto. A pesar de la cantidad considerable de estudios sobre la planeación del diseño de sitios de construcción, la mayoría de las investigaciones se han basado en datos fabricados mediante simulaciones, si bien, de hecho, el diseño de sitio es único para cada proyecto de construcción y su planeación requiere experiencia previa. Este artículo presenta un estudio a profundidad sobre prácticas de planeación para el diseño de sitio en cuatro casos de proyectos reales, Empleando un enfoque de estudio de caso empírico, se recolectan estas prácticas por medio de observaciones en sitio, examen documental y entrevistas semiestructuradas. Se describen varias discusiones relacionadas con las prácticas de planeación para el diseño de sitio, incluyendo las consideraciones, los tipos, las tareas y los beneficios relacionados con una planeación adecuada para diseño de sitio. La contribución de este artículo radica en la posibilidad de capturar algunas lecciones aprendidas con respecto a la planeación del diseño de sitios de construcción de casos reales de proyectos, las cuales pueden ser aprovechadas por otras partes para el beneficio de proyectos futuros. Las lecciones aprendidas permiten desarrollar estrategias apropiadas según lo requieran los equipos de proyectos de construcción para aumentar su capacidad de respuesta y, por tanto, ser capaces de tomar decisiones de manera proactiva respecto a la planeación adecuada del diseño de sitio.

Trends in Electrochromic Materials: Industrial Perspective in Colombia

ABSTRACT Dissertations across various sectors (industrial, governmental, and research) advocate for the manufacture of products with innovative scientific and technological developments as a driving force to generate added value and, in a dual approach, respond to the expectations of domestic consumers and encourage exports in the country. This analytical and descriptive bibliometric review on electrochromism, a property of some materials that allows them to reversibly change their optical transmittance via the repeated and consecutive intercalation and extraction of electric charges under a small alternating polarity electric potential, contributes by describing the fundamentals, recent research advances, and the feasibility of national industrial application, given the existence of mineral resources, chemical inputs, companies, and qualified human talent at different levels of sectors related to chromic devices and energy storage.

RESUMEN Disertaciones en diferentes sectores (industriales, gubernamentales y de investigación) abogan por la fabricación de productos con desarrollos científicos y tecnológicos innovadores como un motor para generar valor agregado y, en un enfoque dual, responder a las expectativas de los consumidores nacionales y fomentar las exportaciones en el país. Esta revisión bibliométrica de carácter analítico y descriptivo sobre el electrocromismo, una propiedad de algunos materiales que les permite cambiar de manera reversible su transmitancia óptica a través de la intercalación y extracción consecutiva y repetida de cargas eléctricas bajo un pequeño potencial eléctrico de polaridad alterna, hace aportes en la descripción de los fundamentos, los avances recientes en la investigación y la viabilidad de la aplicación industrial nacional, dada la existencia de recursos minerales, insumos químicos, empresas y talento humano calificado en diferentes niveles de sectores relacionados con dispositivos crómicos y almacenamiento de energía.

Development and Validation of a Dry Electrode Array for sEMG Recording and Hand Movement Recognition

ABSTRACT Surface electromyography (sEMG) signals are an indirect measurement of muscle activity, and their applications range from biomechanics to control and rehabilitation. Hand movement recognition is a very difficult endeavor due to forearm anatomy. Hence, a multichannel approach for signal acquisition and processing is required. Conventional electrodes can limit the ease-of-use and repeatability of multi-channel sEMG recordings. New techniques have been proposed in this regard, with dry electrodes being one of them. Dry electrode technology has enabled the design of better donning and doffing procedures for multichannel sEMG recording, particularly for rehabilitation and prosthetic applications. However, there is a debate about the quality of the signals recorded with them and their usefulness for the recognition of multiple hand movements. To mitigate these quality issues, this work proposes an array of reusable stainless steel dry electrodes for multichannel sEMG recording with a design that facilitates its positioning on the forearm. The dry electrodes were characterized through electrical impedance measures and a Bland-Altman test. They were found to have similar characteristics to standard, disposable sEMG pre-gelled electrodes. For placement repeatability and application feasibility, an anatomy-based electrode positioning protocol was implemented with 17 healthy subjects and six hand movements. To evaluate the application feasibility of the electrode array, a feed-forward artificial neural network was trained to classify signals from the six movements, with a 97,86±0,58% accuracy. The amplitude of the sEMG signals for two antagonist movements was compared, finding a 24,81% variation. The dry electrode array showed feasibility in acquiring and classifying sEMG signals of hand movements with high accuracy.

RESUMEN Las señales de electromiografía de superficie (sEMG) son una medida indirecta de la actividad muscular, y sus aplicaciones van desde biomecánica hasta control y rehabilitación. La identificación de movimientos de la mano es una tarea muy complicada debido a la anatomía del antebrazo, por lo que se requiere un enfoque multicanal para adquisición y procesamiento de señales. Los electrodos convencionales pueden limitar la facilidad de uso y la repetibilidad de los registros sEMG multicanal. Se han propuesto nuevas técnicas para ello, entre ellas los electrodos secos. La tecnología de electrodos secos ha permitido el diseño de mejores procedimientos de colocación y remoción para registro sEMG multicanal, particularmente en aplicaciones de rehabilitación y prótesis. Sin embargo, existe un debate sobre la calidad de las señales registradas con ellos y su utilidad para el reconocimiento de múltiples movimientos de la mano. Para mitigar estos problemas de calidad, se propone un arreglo de electrodos secos reutilizables de acero inoxidable para registro sEMG multicanal con un diseño que facilita su posicionamiento en el antebrazo. Estos electrodos se caracterizaron mediante mediciones de impedancia eléctrica y una prueba Bland-Altman. Se encontró que tienen características similares a los electrodos pregelados desechables estándar para sEMG. Para la repetibilidad de la colocación y su viabilidad de aplicación, se implementó un protocolo de colocación de electrodos basado en la anatomía con 17 sujetos sanos y seis movimientos de la mano. Finalmente se entrenó una red neuronal artificial prealimentada para clasificar señales de los seis movimientos, con una precisión del 97,86±0,58 %. Se comparó la amplitud de las señales sEMG para dos movimientos antagonistas, encontrando una variación del 24,81 %. El arreglo de electrodos secos mostró viabilidad para adquirir y clasificar registros sEMG de los movimientos de la mano con gran precisión.

Reduction of Large Scale Linear Dynamic MIMO Systems Using ACO-PID Controller

ABSTRACT The MIMO technique is an essential element in the standards of communication systems (IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac, WiMAX, and LTE) because it helps to increase their capacity. This paper employs a model order reduction (MOR) technique with a PID controller, an ACO algorithm, and the ITAE fitness function to reduce the large-scale linearity of the MIMO technique. The numerator and denominator parameters are set by minimizing the ITAE fitness function between the transient responses of the original and the reduced model. The objectives are achieved with the PID controller and the ACO algorithm for the unit step input. The simulation results show a good system performance. The controller performance is presented with regard to the dynamic response in terms of rising time, settling time, and overshoot/undershoot. Moreover, the results of the proposed method are compared with four literature reports for validation purposes. Evaluating the parameters within the time frame and the error values with and without the PID controller and ACO algorithm allowed validating the functioning of the proposed method. Furthermore, the simulation results revealed that the proposed scheme exhibited sufficient robustness and demonstrated a reduction in the time-domain response and error values.

RESUMEN La técnica MIMO es un elemento esencial en los estándares de sistemas de comunicación (IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac, WiMAX y LTE) porque ayuda a aumentar la capacidad del sistema. En este trabajo se utiliza una técnica de reducción del orden del modelo (MOR) con un controlador PID, un algoritmo ACO y la función fitness de ITAE para reducir la linealidad de gran escala de la técnica MIMO. Los parámetros del numerador y denominador se establecen minimizando la función de aptitud de ITAE entre las respuestas transitorias del modelo original y el modelo reducido. Se alcanzan los objetivos con el controlador PID y el algoritmo ACO para la entrada de paso unitario. Los resultados de la simulación muestran un buen rendimiento del sistema. El rendimiento del controlador se presenta con base en la respuesta dinámica en términos de tiempo de subida, tiempo de asentamiento y sobreimpulso y subimpulso. Además, los resultados del método propuesto se comparan con cuatro reportes de la literatura para su validación. La evaluación de los parámetros en el marco temporal y de los valores de error con y sin el controlador PID y el algoritmo ACO permitió comprobar el funcionamiento del método propuesto. Asimismo, los resultados de la simulación revelaron que el esquema propuesto presentaba suficiente robustez y demostraba una reducción de la respuesta en el dominio temporal y de los valores de error.

Studying the Repeatability of Measurements Obtained via Network Real-Time Kinematic Positioning at Different Times of the Day

ABSTRACT The network real-time kinematic (NRTK) positioning technique is currently used in numerous applications. The aim of this study was to better understand the process of obtaining accurate positions by statistically evaluating the significance of differences between repeated measurements for a single point at different times of the day (morning, noon, and evening) using the Virtual Reference Station (VRS), Flächen Korrektur Parameter (FKP), and Master Auxiliary Concept (MAC) correction methods. An analysis of variance (ANOVA) was used to this effect. Further analysis was carried out to determine the accuracy and precision of the coordinate differences obtained via a static GNSS (global navigation satellite system) and by averaging the repeated measurements. It was determined that the accuracy and precision of the vertical component of the coordinates were lower than that of the horizontal component. The FKP correction method yielded the best results. It was observed that the accuracy and precision of the measurements taken at noon were the lowest. The ANOVA showed that the differences between repeated measurements were statistically significant and that there were outlier measurements. The results of this study are important for NRTK users to be able to statistically evaluate different measurement configurations and obtain positions with the desired accuracy and precision.

RESUMEN La técnica de posicionamiento cinemático de red en tiempo real (NRTK) se utiliza actualmente en numerosas aplicaciones. El objetivo de este estudio fue comprender mejor el proceso de obtención de posiciones precisas evaluando estadísticamente la importancia de las diferencias entre mediciones repetidas para un solo punto en diferentes momentos del día (mañana, mediodía y tarde), utilizando los métodos de corrección de Estación Virtual de Referencia (VRS), Parámetro de Corrección de Área (FKP) y Concepto Maestro Auxiliar (MAC). Para ello, se utilizó un análisis de varianza (ANOVA). Se realizaron análisis adicionales para determinar la exactitud y la precisión de las diferencias de coordenadas obtenidas mediante un GNSS (sistema global de navegación por satélite) estático y promediando las mediciones repetidas. Se determinó que la exactitud y la precisión del componente vertical de las coordenadas eran menores que las del componente horizontal. El método de corrección FKP proporcionó los mejores resultados. Se observó que la exactitud y la precisión de las mediciones realizadas al mediodía eran las más bajas. El ANOVA mostró que las diferencias entre mediciones repetidas eran estadísticamente significativas y que había mediciones atípicas. Los resultados de este estudio son importantes para que los usuarios de NRTK puedan evaluar estadísticamente diferentes configuraciones de medición y obtener posiciones con la exactitud y precisión deseadas.

Insulation system diagnosis in power transformers using DGA analysis and Megger DC tests

ABSTRACT Dissolved gas chromatography (DGA) analysis and Megger DC insulation tests are performed to diagnose the condition of a power transformer. In this context, the objective of this study is to assess whether there is a relationship between both types of tests. To this effect, a database with DGA and Megger DC test protocols is analyzed, using the theory of variable correlation as well as current DGA techniques. The results allow stating that there is indeed a relationship between both tests under specific conditions. Therefore, the DC isolation status of a transformer can be estimated via DGA tests.

RESUMEN Los análisis por cromatografía de gases disueltos (DGA) y las pruebas de aislamiento Megger DC son realizados para diagnosticar el estado de un transformador de potencia. En este contexto, el objetivo de este estudio es evaluar si existe una relación entre ambos tipos de pruebas. Para ello, se analiza una base de datos con protocolos de pruebas DGA y Megger DC, utilizando la teoría de correlación de variables y las técnicas actuales de DGA. Los resultados permiten afirmar que sí existe una relación entre ambas pruebas bajo condiciones específicas. Por lo tanto, se puede estimar el estado de aislamiento DC de un transformador a partir de pruebas DGA.